混凝土裂縫的產(chǎn)生與預(yù)防

　　摘要分析了混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及溫度應(yīng)力的形成過程,闡述了預(yù)防裂縫產(chǎn)生的措施,以期為防止混凝土裂縫提供。
　　關(guān)鍵詞混凝土;裂縫;成因;溫度應(yīng)力;預(yù)防措施

　　AbstractTemperature stress as one of the reasons caused the cracks in beton was introduced,and its formation was analyzed,at the same time,preventive measures were expounded in order to prevent concrete cracks.
　　Key wordsbeton;crack;cause;temperature stress;preventive measures
　　
　　混凝土的裂縫較為普遍,盡管在施工中采取了各種措施,但在工程施工中其仍然存在�；炷�土溫度應(yīng)力的變化是其中一個原因。在大體積混凝土中溫度應(yīng)力及溫度控制具有重要意義。一是在施工中混凝土常常出現(xiàn)溫度裂縫,影響到結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性。二是在運轉(zhuǎn)過程中,溫度變化對結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)具有顯著的、不容忽視的影響�，F(xiàn)將施工中混凝土裂縫的成因和處理措施介紹如下。
　　1混凝土產(chǎn)生裂縫的原因
　　混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因,主要有溫度和濕度的變化,混凝土的脆性和不均勻性,以及結(jié)構(gòu)不合理、原材料不合格(如堿骨料反應(yīng))、模板變形、基礎(chǔ)不均勻沉降等。混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱,內(nèi)部溫度不斷上升,在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中,由于受到基礎(chǔ)或老混凝土的約束,又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時,即會出現(xiàn)裂縫;許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或較慢,但表面濕度可能變化較大或劇烈。如養(yǎng)護不周、時干時濕,表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束,也往往導(dǎo)致裂縫;混凝土是一種脆性材料,抗拉強度是抗壓強度的1/10左右,由于原材料不均勻,水灰比不穩(wěn)定,及運輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象,在同一塊混凝土中其抗拉強度又是不均勻的,存在著許多抗拉能力很低、易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中,拉應(yīng)力主要是由鋼筋承擔(dān),混凝土只是承受壓應(yīng)力;在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝上的邊緣部位如果結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)了拉應(yīng)力,則需依靠混凝土自身承擔(dān)[1-2]。一般設(shè)計中均要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力或者只出現(xiàn)很小的拉應(yīng)力。但在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運轉(zhuǎn)時期的穩(wěn)定溫度,往往在混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力。有時溫度應(yīng)力可超過其他外荷載所引起的應(yīng)力,因此掌握溫度應(yīng)力的變化對于進行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工極為重要。
　　2混凝土溫度應(yīng)力分析
　　根據(jù)溫度應(yīng)力的形成過程可分為以下3個階段:一是早期。自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結(jié)束,一般約30 d。這個階段水泥放出大量的水化熱、混凝上彈性模量的急劇變化。由于彈性模量的變化,這一時期在混凝土內(nèi)形成殘余應(yīng)力。二是中期。自水泥放熱作用基本結(jié)束時起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時止,這個時期溫度應(yīng)力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化引起的,這些應(yīng)力與早期形成的殘余應(yīng)力相疊加,在此期間混凝上的彈性模量變化不大。三是晚期�；炷�土完全冷卻以后的運轉(zhuǎn)時期。溫度應(yīng)力主要是外界氣溫變化所引起,這些應(yīng)力與前2種的殘余應(yīng)力相疊加。根據(jù)溫度應(yīng)力引起的原因可分為2類,一類是自生應(yīng)力。邊界上沒有任何約束或完全靜止的結(jié)構(gòu),如果內(nèi)部溫度是非線性分布的,由于結(jié)構(gòu)本身互相約束而出現(xiàn)的溫度應(yīng)力。例如,橋梁墩身結(jié)構(gòu)尺寸相對較大,混凝土冷卻時表面溫度低,內(nèi)部溫度高,在表面出現(xiàn)拉應(yīng)力,在中間出現(xiàn)壓應(yīng)力。另一類是約束應(yīng)力。結(jié)構(gòu)的全部或部分邊界受到外界的約束,不能自由變形而引起的應(yīng)力。如箱梁頂板混凝土和護欄混凝土。這2種溫度應(yīng)力往往和混凝土的干縮所引起的應(yīng)力共同作用。要根據(jù)已知的溫度準(zhǔn)確分析出溫度應(yīng)力的分布、大小是一項比較復(fù)雜的工作。在大多數(shù)情況下,需要依靠模型試驗或數(shù)值。混凝土的徐變使溫度應(yīng)力有相當(dāng)大的松馳,計算溫度應(yīng)力時,必須考慮徐變的影響。
　　3預(yù)防措施
　　3.1減輕溫度應(yīng)力
　　為了防止裂縫,減輕溫度應(yīng)力可以從控制溫度和改善約束條件方面著手。一是控制溫度。措施如下:采用改善骨料級配,用干硬性混凝土、摻混合料、加引氣劑或塑化劑等措施,以減少混凝土中的水泥用量;拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻,以降低混凝土的澆筑溫度;熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;在混凝土中埋設(shè)水管,通入冷水降溫;規(guī)定合理的拆模時間,氣溫驟降時進行表面保溫,以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度;施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu),在寒冷季節(jié)采取保溫措施。二是改善約束條件。措施如下:合理地分縫、分塊;避免基礎(chǔ)過大起伏;合理地安排施工工序,避免過大的高差和側(cè)面長期暴露;此外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加強養(yǎng)護,防止表面干縮,特別是保證混凝土的質(zhì)量十分重要,應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫,出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的,因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。
　　3.2適時拆模,注重防護
　　在混凝土的施工中,為了提高模板的周轉(zhuǎn)率,往往要求新澆筑的混凝土盡早拆模。當(dāng)混凝土溫度高于氣溫時應(yīng)適當(dāng)考慮拆模時間,以免引起混凝土表面的早期裂縫。新澆筑早期拆模,在表面引起很大的拉應(yīng)力,出現(xiàn)“溫度沖擊”現(xiàn)象。在混凝土澆筑初期,由于水化熱的散發(fā),表面引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力,此時表面溫度亦較氣溫為高,此時拆除模板,表面溫度驟降,必然引起溫度梯度,從而在表面附加一拉應(yīng)力,與水化熱應(yīng)力疊加,再加上混凝土干縮,表面的拉應(yīng)力達到很大的數(shù)值,就有導(dǎo)致裂縫的危險,但如果在拆除模板后及時在表面覆蓋一輕型保溫材料,如泡沫海綿等,對于防止混凝土表面產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力,具有顯著的效果[3-4]。
　　3.3適量加筋
　　加筋對大體積混凝土的溫度應(yīng)力影響很小,因為大體積混凝土的含筋率極低,只是對一般鋼筋混凝土有影響。在溫度不太高及應(yīng)力低于屈服極限的條件下,鋼的各項性能是穩(wěn)定的,而與應(yīng)力狀態(tài)、時間及溫度無關(guān)。鋼的線脹系數(shù)與混凝土線脹系數(shù)相差很小,在溫度變化時兩者間只發(fā)生很小的內(nèi)應(yīng)力。由于鋼的彈性模量為混凝土彈性模量的7~15倍,當(dāng)內(nèi)混凝土應(yīng)力達到抗拉強度而開裂時,鋼筋的應(yīng)力將不超過100~200 kg/cm²。因此,在混凝土中要想利用鋼筋來防止細小裂縫的出現(xiàn)很困難。但加筋后結(jié)構(gòu)內(nèi)的裂縫一般就變得數(shù)目多、間距小、寬度與深度較小,而且如果鋼筋的直徑細而間距密時,對提高混凝土抗裂性的效果較好�；炷�土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的表面常常會發(fā)生細而淺的裂縫,其中大多數(shù)屬于干縮裂縫。雖然這種裂縫一般都較淺,但其對結(jié)構(gòu)的強度和耐久性仍有一定的影響。

　　3.4使用外加劑
　　為保證混凝土工程質(zhì)量,防止開裂,提高混凝土的耐久性,正確使用外加劑也是減少開裂的措施之一。例如使用減水防裂劑,其主要作用:一是混凝土中存在大量毛細孔道,水蒸發(fā)后毛細管中產(chǎn)生毛細管張力,使混凝土干縮變形。增大毛細孔徑,可降低毛細管表面張力,但會使混凝土強度降低。這個表面張力理論早在20世紀(jì)60年代就已被國際上所確認(rèn)。二是水灰比是影響混凝土收縮的重要因素,使用減水防裂劑可使混凝土用水量減少25%。三是水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素,摻加減水防裂劑的混凝土在保持混凝土強度的條件下可減少15%的水泥用量,其體積用增加骨料用量來補充。四是減水防裂劑可以改善水泥漿的稠度,減少混凝土泌水,減少沉縮變形。五是提高水泥漿與骨料的粘結(jié)力,提高混凝土抗裂性能。六是混凝土在收縮時受到約束產(chǎn)生拉應(yīng)力,當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強度時裂縫就會產(chǎn)生。減水防裂劑可有效提高混凝土抗拉強度,大幅提高混凝土的抗裂性能。七是摻加外加劑可使混凝土密實性好,可有效地提高混凝土的抗碳化性,減少碳化收縮。八是摻減水防裂劑后混凝土緩凝時間適當(dāng),在有效防止水泥迅速水化放熱基礎(chǔ)上,避免因水泥長期不凝而帶來的塑性收縮增加。九是摻外加劑混凝土和易性好,表面易摸平,形成微膜,減少水分蒸發(fā),減少干燥收縮。許多外加劑都有緩凝、增加和易性、改善塑性的功能,在工程實踐中應(yīng)多進行這方面的試驗,比單純地靠改善外部條件,會更加簡捷、。
　　3.5混凝土的早期養(yǎng)護
　　混凝土早期養(yǎng)護的主要目的在于保持適宜的溫濕條件,以達到如下效果:一是使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲,防止有害的冷縮和干縮;實踐證明,混凝土常見的裂縫,大多數(shù)是不同深度的表面裂縫,其主要原因是溫度梯度造成寒冷地區(qū)的溫度驟降也容易形成裂縫�；炷�土的保溫對防止表面早期裂縫尤其重要。從溫度應(yīng)力觀點出發(fā),保溫應(yīng)達到下述要求:防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面梯度,防止表面裂縫;防止混凝土超冷,應(yīng)該設(shè)法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度;防止老混凝土過冷,以減少新老混凝土間的約束。二是使水泥水化作用順利進行,以期達到設(shè)計的強度和抗裂能力。適宜的溫濕度條件是相互關(guān)聯(lián)的,混凝土的保溫措施常常也有保濕的效果。新澆混凝土中所含水分完全可以滿足水泥水化的要求。但由于蒸發(fā)等原因常引起水分損失,從而推遲或防礙水泥的水化,表面混凝土最容易而且直接受到這種不利的影響。因此,混凝土澆筑后的最初幾天是養(yǎng)護的關(guān)鍵時期,在施工中應(yīng)切實重視該時期的養(yǎng)護。
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　　[1] 李東升.混凝土冬季施工[M].北京:水利水電出版社,2001.
　　[2] 高強.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制指南[M].北京:化學(xué)出版社,2004.
　　[3] 王鐵成.混凝土結(jié)構(gòu)(上)——混凝土結(jié)構(gòu)原理[M].天津:天津大學(xué)出版社,2004.
　　[4] 戚立榮.混凝土裂縫成因及防治措施[J].水利建設(shè)與管理,2010(6):52-54.

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